Havacılık Sektöründe Eklemeli İmalat

Eklemeli üretim(Additive Manufacturing), bir malzemenin tabakalar halinde birleştirilerek fiziksel bir parçaya dönüştürüldüğü üretim işlemidir. Eklemeli üretim son yıllarda oldukça önem kazanmış ve gelecekte daha çok hayatımızda rol alması beklenen son derece önemli bir teknolojidir. Eklemeli üretim, günümüzde otomotiv, havacılık, uzay, sağlık-inşaat sektörleri, enerji gibi alanlarda devrim yaratmış bir yöntemdir. Dolayısıyla, eklemeli üretim teknolojisini anlayabilmek günümüz için oldukça stratejik
bir konudur.Katmanlı imalat (AM), ticari ve askeri uçaklar, uzay uygulamaları ve füze sistemleri dahil olmak üzere havacılık ve uzay endüstrisinin tüm segmentlerini dönüştürüyor. Bu dönüşüm, AM’nin karmaşık tasarımlara sahip parçalar üretme, üretim maliyetlerini azaltma (malzeme atığı, parça konsolidasyonu nedeniyle montaj ve alet ve fikstür ihtiyacı) ve küçük üretim tirajları ile birinci sınıf malzemelerle parçalar üretme konusundaki benzersiz yeteneğinden kaynaklanmaktadır.

AM, ek alan, çok işlevli parçalar, çok malzemeli parçalar, parça konsolidasyonu ve işlenmesi zor parçalar sağlayan gelişmiş parça tasarımlarının gerçekleştirilmesine olanak tanır. AM’nin serbest biçimli tasarımlar üretme yeteneği, onu havacılık endüstrisi için çok uygun hale getirir. Bugüne kadar, Boeing gibi havacılık şirketleri, 16 ticari ve askeri uçağa on binlerce AM parçası (200 benzersiz metalik olmayan parça referansı dahil) taktı. Yakın gelecekte uçak başına üç milyon ABD dolarına varan tasarruf sağlayacak titanyum AM parçalarının üretimine de başlamıştır. GE Aviation, yeni LEAP motoru için her yıl binlerce yakıt nozulu üretmek için metal AM kullanıyor. Benzer şekilde Airbus, uçaklarında metal AM braketleri ve hava tahliye boruları kullanıyor. Şu anda büyük ölçekli AM gövde bileşenlerinin üretimi konusunda Arconic ile işbirliği yapıyor ve 30 tane üretmeyi bekliyor. GE Aviation, yeni LEAP motoru için her yıl binlerce yakıt nozulu üretmek için metal AM kullanıyor. Benzer şekilde Airbus, uçaklarında metal AM braketleri ve hava tahliye boruları kullanıyor. Şu anda büyük ölçekli AM gövde bileşenlerinin üretimi konusunda Arconic ile işbirliği yapıyor ve 30 tane üretmeyi bekliyor. GE Aviation, yeni LEAP motoru için her yıl binlerce yakıt nozulu üretmek için metal AM kullanıyor. Benzer şekilde Airbus, uçaklarında metal AM braketleri ve hava tahliye boruları kullanıyor. Şu anda büyük ölçekli AM gövde bileşenlerinin üretimi konusunda Arconic ile işbirliği yapıyor ve 30 tane üretmeyi bekliyor.

AM’nin havacılık endüstrisindeki ana uygulamaları, hızlı prototip oluşturma, hızlı takım oluşturma ve onarımın yanı sıra metal, plastik, seramik ve kompozit malzemelerden yapılmış parçaların doğrudan dijital üretimidir (DDM). Şu anda en hızlı büyüyen uygulama DDM’dir (son parça üretimi). Metal parçalar için, havacılık uygulamalarındaki ana AM teknolojileri, yönlendirilmiş enerji biriktirme ve toz yatağı füzyonudur. Metalik olmayan parçalar için, baskın AM teknolojileri tekne fotopolimerizasyonu, malzeme jeti ve malzeme ekstrüzyonudur.

Katmanlı imalat, havacılık sektöründe diğer ticari malzeme ve süreçlerde olduğu gibi, boyutların, mikro yapının, olası kusurların, yüzey pürüzlülüğünün ve artık gerilimin yetersiz kontrolü nedeniyle parça kalitesi ve mekanik özelliklerdeki farklılıklar, bir parçanın yüksek değerli veya görevde kullanımını sınırlayan tasarımlara neden olabilir. Kalite ve tutarlılığı sağlamak ve daha yaygın kullanım sağlamak için, eklemeli üretilmiş (AM) donanımlar için sağlam kalite kontrol ve kalifikasyon ve belgelendirme (Q&C) prosedürleri gereklidir. Ne yazık ki, havacılık şirketlerini ve kuruluşlarını kendi yönergelerini oluşturmaya zorlayan çok az kalite belgesi halka açıktır. Ayrıca, parça ve sistemlerin düzenleyici sertifikasyonu gerektirdiği durumlarda, gereksinim yorumları hala gelişmektedir.
Eklemeli imalat (AM), imalat alanında elde edilen yeni teknolojik gelişmeleri gösteren yenilikçi bir süreçtir. Bu teknolojinin ana itici gücü, şu anda geleneksel üretim teknikleriyle kolayca elde edilemeyen, izin verdiği doğal tasarım esnekliği ve özgürlüğüdür. Bununla birlikte, AM, istenen ürün tasarımına ve parça performansına ulaşmada üretim sürecinin kendisini kapsayan bilginin kritik hale geldiği yeni tasarım zorlukları yaratır. Tüm bu süreçlere rağmen kullanımı hızla artmaktadır.

Eklemeli imalatın avantajları;

• Üretim süreçlerini ve maliyeti azaltır,
• Ürün iyileştirmesini hızlandırır,
• Özel ürünler üretilebilir,
• Hızlı modelleme olanağı sağlar,
• Çok zor şekilli parçalar üretilebilir,
• Tasarımdaki süreleri düşürür,
• Tasarım ile üretimin arasındaki uyumu sağlar,
• Ürünün işlevsel olarak optimize edilmesine olanak sağlar (soğutma kanalları gibi),
• Üretim makinalarının sayısını azaltır,
• Daha kısa teslimat süreleri, daha düşük stok ihtiyacına olanak verir,
• Tasarım serbestliği sağlar,
• Hiçbir kalıba ihtiyaç duymaz,
• Az malzeme harcar, atık miktarını azaltır,
• Lojistiği kolaylaştırır.

Parantezler, kanallar ve emniyet kemeri tokaları gibi uçak uygulamaları için AM, ağırlık ve akış optimizasyonu, ses azaltma, ağa yakın parça değiştirme ve parça sayısını azaltma için kullanılabilir.

Kompresör kanatçıkları, difüzörler, akustik azaltma, ısı eşanjörleri ve daha fazlası için azaltılmış parça sayısı ve kütle için bileşenleri entegre ederek uçak motorları üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir.

Braketlerden helikopterlerdeki alet yuvalarına ve uçak gövdesi yapılarından İHA’lardaki pil bölmelerine kadar AM, çeşitli rotorlu uçak ve savunma uygulamalarında fark yaratmaktadır.